随手捡到的“钥匙链”，为什么会致残？深度讲解核辐射过程及危害机制

视频版：

1996年，吉林

一位青年在雪地上捡到了一串“钥匙链”

随手放进了裤袋

不幸的是，他捡到的不是普通的小链子

其内部含有高危放射源——铱-192

铱-192是一种放射性物质，容易发生衰变

大多数情况下（>95%），原子核内的一个中子会转变为质子

同时释放一个电子和一个反中微子

释放的电子被称为β粒子，此过程也被称为中子β衰变

铱-192原子核内的质子数77，中子数115

发生中子β衰变后，质子数78，中子数114

变成了另一种元素——铂-192

在少数情况下（<5%）                                              

铱-192原子核内的一个质子可以通过电子俘获转变为中子

同时释放一个中微子

铱-192发生电子俘获后，质子数76，中子数116

变成了锇-192

如果质子俘获的电子为内层电子，外层电子会跃迁到空缺的内层

同时释放特征X光子或俄歇电子

此过程类似上期视频讲解的光电效应后半部分

无论是中子β衰变还是电子俘获

新产生的原子核几乎总是处于能级较高的激发态

随后通常会通过释放一个或多个γ光子，降低能级到基态

γ光子，或称γ射线，其能量对应了原子核的能级差

铱-192衰变释放的粒子中

中微子（反中微子）不带电荷，且质量极其微小，对生物体几乎没有影响

X光子只占很小的比例，是一个非常次要的因素

β粒子（电子）穿透力较弱，冬日较厚的衣物和皮肤可以阻挡绝大部分的粒子

虽然可能导致皮肤灼伤，中低能量β粒子的外部暴露总体危害较小

γ光子（γ射线）穿透力强，是体外铱-192造成人体放射损伤的核心因素

γ射线在穿过人体的瞬间，会与体内的物质发生相互作用

出现光电效应、康普顿散射和对产生等现象

光电效应、康普顿散射与上期视频讲解的X射线基本一致

可以通过观看上期视频进一步了解

对产生是指光子与原子核相互作用，光子的能量转换为正负电子对的现象

根据爱因斯坦质能方程，可以计算出电子（正电子）的静止能量约为0.511MeV

光子的能量必须高于两者之和（1.022MeV）才可能出现对产生

铱-192衰变释放的γ光子，绝大多数没有达到这个阈值，因此对产生较少发生

由于体内氢、碳、氮、氧、钙等元素的原子序数低，γ光子能量较高

光电效应也较弱，康普顿散射才是主导

总而言之，上述三种过程，会直接或间接产生大量的

二次电子、低能电子、氢自由基、羟自由基等各种活性物质

核酸、蛋白质、脂质等各种生物活性分子都可能被攻击和破坏

尤其是承载基因的载体-DNA

这对于细胞分裂活跃的组织，通常危害更大

最明显、最直观，也是放射治疗中常发生的，就是皮肤辐射损伤

皮肤的最外层由不断更新的表皮组成，表皮由浅到深分为五层

分别是角质层、透明层、颗粒层、棘层和基底层

透明层仅存在于手掌、脚底等表皮较厚的区域

基底层细胞分裂活跃，会不断增殖产生角质形成细胞并向浅层推移

以补充角质层凋亡脱落的细胞

这也是皮肤受损后能及时自我修复的重要原因

分裂活跃的基底角质形成细胞对电离辐射敏感

持续暴露于高剂量γ辐射或其它电离辐射

会严重破坏皮肤的自我更新与修复能力

另外，毛细血管、淋巴组织等对电离辐射也较为敏感

继而容易导致辐射区域出现红斑、水泡、水肿、感染、溃烂等症状

捡到“钥匙链”的这位青年，暴露于高剂量的γ电离辐射近十个小时 

导致出现头晕、恶心、呕吐、腿部肿胀、皮肤溃烂等急性症状   

之后他的双腿、左前臂先后被截肢

他的故事后续被改编成了电影，由本人亲自主演